【Java基础】之进程与线程

1. 线程与进程

1.1 概念

进程：资源分配的基本单元，如QQ音乐

线程：资源调度的基本单元，如QQ音乐中的播放功能

1.2 区别与联系

①联系：

线程包含在进程里面，多个线程共享一个进程的内存空间；
进程之间是相互独立的，所以进程之间想要互相通信就得借助一些手段才可以；

②区别： 回答点——>地址空间、开销、并发性、内存、健壮性
进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。

地址空间：

• 进程之间各自独立，而多个线程之间是共享进程的地址空间；
• 线程有自己堆栈和局部变量；

开销：

• 进程的上下文切换时间开销消耗资源大，效率差；
• 线程由于共享一个地址空间，所以线程之间的切换非常快；

并发性：

• 进程的并发性低；
• 线程的并发性高；

内存：

• 系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间；
• 而对线程而言，除了 CPU 外,系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源），线程组之间只能共享资源；

健壮性：

• 一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响；
• 但是一个线程崩溃整个进程都会死掉。所以多进程要比多线程健壮；

其他：

• 每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口
• 但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制；

2. 线程的5种状态和切换

线程的生命周期一共分为五个部分，分别是：新建，就绪，运行，阻塞，死亡

2.1 简单介绍

• 新建状态(New): 线程对象被创建后，就进入了新建状态。例如，Thread thread = new Thread()
• 就绪状态(Runnable): 此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源；（线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。例如，thread.start()。）处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。
• 运行状态(Running): 线程获得CPU资源正在执行，此时除非此线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的线程进入，线程将一直运行到结束。需要注意的是，线程只能从就绪状态进入到运行状态。
• 阻塞状态(Blocked): 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程重新进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：线程阻塞态的具体分类
  • (01) 等待阻塞 – 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成;
  • (02) 同步阻塞 – 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态;
  • (03) 其他阻塞 – 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态;
    当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
• 死亡状态(Dead): 当线程执行完毕或被其它线程杀死，线程就进入死亡状态，这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。
  • ​ 自然终止：正常运行run()方法后终止
  • ​ 异常终止：调用stop()方法让一个线程终止运行，该线程结束生命周期。

2.2 状态切换

注意：线程只能从就绪态到运行态

2.2.1 重点情况

①运行——>阻塞

• 调用wait()方法，等待某事件发生（等待阻塞）；
• 获取synchronized锁失败，（被其他线程正在使用）（同步阻塞）；
• 发生I/O请求（等待用户输入）、调用sleep()或join()方法（其他阻塞）

①阻塞——>就绪

• sleep()、join()等待线程终止或者超时；
• I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

3. 线程中常见的方法

请大家看这篇博客：线程中常见的方法

4. 线程池

• 概念：一种多线程的处理形式，管理多个线程；

• 主要思想：在进程开始时创建一定数量的线程，并加到池中以等待工作。当服务器收到请求时，它会唤醒池内的一个线程（如果有可用线程），并将需要服务的请求传递给它。一旦线程完成了服务，它会返回到池中再等待工作。如果池内没有可用线程，那么服务器会等待，直到有空线程为止。

• 目的：减少资源的消耗，提高对资源的利用率；

  解释：
  java线程的创建非常昂贵，需要JVM和OS（操作系统）互相配合完成大量的工作。而java高并发频繁的创建和销毁线程的操作是非常低效的，如何降低java线程的创建成本，就必须要使用到线程池。

• 使用线程池的优点：

  • 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
  • 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
  • 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

• 线程池的七个参数：

  • corePoolSize：核心线程数，线程池正常情况下保持的线程数，大户人家“长工”的数量
  • maximumPoolSize：最大线程数，当线程池繁忙时最多可以拥有的线程数，大户人家“长工”+“短工”的总数量。
  • keepAliveTime：空闲线程存活时间，没有活之后“短工”可以生存的最大时间。
  • TimeUnit：时间单位，配合参数 keepAliveTime一起使用，用于描述参数 keepAliveTime的时间单位。
  • BlockingQueue：线程池的任务队列，用于保存线程池待执行任务的容器。
  • ThreadFactory：线程工厂，用于创建线程池中线程的工厂方法，通过它可以设置线程的命名规则、优先级和线程类型。
  • RejectedExecutionHandler：拒绝策略，当任务量超过线程池可以保存的最大任务数时，执行的策略。

参考博客：线程池详解：线程池概念以及架构 (baidu.com)